JP2021133353A - 放電装置および電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁体で被覆された対向電極側から断続的に発生するパルス性の放電の発生頻度を高めることのできる放電装置および電気集塵装置を提供する。【解決手段】放電装置は、放電電極（３１０）と、当該放電電極（３１０）に対向して配置される対向電極（３２０）とを備え、対向電極（３２０）は、導電部（３２１）と、当該導電部（３２１）の表面を被覆する絶縁部（３２２）とを有し、絶縁部（３２２）は細孔（３３０）を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、放電装置および電気集塵装置に関する。

従来、電気集塵装置の一例として、放電電極と、この放電電極と対で配置される対向電極とを有する放電装置を備えており、かかる放電装置における対向電極の表面を絶縁体で被覆したものが知られている（たとえば、特許文献１を参照）。

国際公開第２００１／０６４３４９号

他方、絶縁体で被覆した対向電極を用いた場合、放電電極に印加する電圧を所定の電圧以上にすると、対向電極側からパルス性の放電が断続的に生じることが分かった。しかしながら、絶縁体で被覆された対向電極側からパルス性の放電が発生する現象を、放電装置やこれを用いた電気集塵装置に利用するためには、対向電極側から発生するパルス性の放電の発生頻度を高める必要がある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、絶縁体で被覆された対向電極側から断続的に発生するパルス性の放電の発生頻度を高めることのできる放電装置および電気集塵装置を提供することを目的とする。

本願の開示する放電装置の一態様は、放電電極と、当該放電電極に対向して配置される対向電極とを備える。前記対向電極は、導電部と、当該導電部の表面を被覆する絶縁部とを有し、前記絶縁部は、細孔を有する。

本願の開示する放電装置および電気集塵装置の一態様によれば、絶縁体で被覆された対向電極側からの放電の発生頻度を高めることができる。

図１は、実施形態に係る放電装置、および同放電装置を備える電気集塵装置が設けられた空気清浄機の概略構成図である。 図２は、同上の電気集塵装置の構成図である。 図３は、実施形態に係る放電装置の放電電極および対向電極を示す模式図である。 図４Ａは、実施形態に係る対向電極の絶縁部の第１変形例を示す模式図である。 図４Ｂは、実施形態に係る対向電極の絶縁部の第２変形例を示す模式図である。 図４Ｃは、実施形態に係る対向電極の絶縁部の第３変形例を示す模式図である。 図５は、実施形態に係る対向電極の絶縁部の第４変形例を示す模式図である。 図６Ａは、同上の放電装置において、絶縁部をセラミックとした場合における放電電流の波形を示す図である。 図６Ｂは、同上の放電装置において、絶縁部を、塩化ビニルテープとした場合における放電電流の波形を示す図である。 図７は、同上の放電装置における対向電極の絶縁破壊により印加電圧とは逆極性のパルス電流が発生する過程を示す説明図である。 図８は、同上の電気集塵装置が備える制御部を主とするブロック図である。 図９Ａは、同上の放電装置における対向電極板を模式的に示す斜視図である。 図９Ｂは、同上の対向電極板を模式的に示す正面図である。 図９Ｃは、同上の対向電極板における電極部分の説明図である。 図１０Ａは、同上の放電装置における放電電極板を模式的に示す斜視図である。 図１０Ｂは、同上の放電電極板を模式的に示す正面図である。 図１１は、同上の放電装置における電極部を模式的に示す正面図である。 図１２は、同上の電極部の要部拡大図である。 図１３は、他の実施形態に係る放電装置の対向電極を模式的に示す断面図である。 図１４は、他の実施形態に係る放電装置の対向電極を模式的に示す図である。 図１５は、他の実施形態に係る放電装置の対向電極を模式的に示す図である。

以下に、本願の開示する放電装置および電気集塵装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によって、本願の開示する放電装置および電気集塵装置が限定されるものではない。また、以下の説明による構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。また、以下の実施形態では、開示の技術にかかる放電装置を、空気清浄機が備える電気集塵装置に適用した場合を示した。しかし、これに限られず、開示の技術にかかる放電装置は、例えば、荷電によりイオンを発生させることのできる各種装置にも適用することができる。

図１は、実施形態に係る放電装置および同放電装置を備える電気集塵装置が設けられた空気清浄機の概略構成図である。図１に示すように、空気清浄機１は、空気を清浄化するための装置類を収納する筐体１０を備えている。筐体１０は、合成樹脂材で略直方体状に形成されており、室内の空気を吸引する吸込口１１と、清浄化された空気を室内に吹き出す吹出口１２とが形成される。

また、かかる筐体１０内には、吸引された空気から大きな塵埃を除去するプレフィルタ１４と、プレフィルタ１４を通過した空気中の塵埃を静電気力によって集塵する複数の電気集塵装置２と、電気集塵装置２を通過した空気を脱臭処理する脱臭フィルタ５とが設けられる。

電気集塵装置２は、それぞれ荷電部３と集塵部４とを備える。荷電部３は、通過する空気中に含まれる塵埃などの微粒子を帯電させる。集塵部４は、荷電部３で帯電された微粒子を静電気力により捕集する。本実施形態では、荷電部３が放電装置として機能する。なお、本実施形態においては、３つの電気集塵装置２が筐体１０内に配置されているが、配置される数は何ら限定されない。

プレフィルタ１４は、例えば糸状のＰＥＴ材を編みこんだ網目構造を有し、図示しない樹脂枠で保持される。プレフィルタ１４は、筐体１０の内部に吸い込まれた空気に含まれている比較的大きな塵埃を捕集する。脱臭フィルタ５は、プレフィルタ１４および電気集塵装置２で塵埃が除かれた空気から、触媒フィルタによって、例えばアンモニアやメチルメルカプタン等の臭気成分やホルムアルデヒド等の有害成分を取り除く脱臭処理を行う。

また、筐体１０内には、脱臭フィルタ５の下流側に配置されるファン６と、ファン６を回転させるファンモータ６１と、空気清浄機１を制御する制御基板７とが設けられる。

さらに、筐体１０内には、吸込口１１から吸引された空気の塵埃濃度を検出する埃センサ１３と、運転開始操作、運転停止操作などを行う操作表示基板１５とが設けられる。

また、筐体１０には、各電気集塵装置２の各集塵部４に電力を供給する単一の集塵部用の定電圧高圧電源部（以下「集塵部用高圧電源４０」とする）が配置される。他方、荷電部３に電力を供給する荷電部用の定電流高圧電源部（以下「荷電部用高圧電源３０」とする）は、３つの荷電部３にそれぞれ配置される。

かかる構成により、空気清浄機１は、ファンモータ６１により駆動されるファン６の回転により、矢印ｆで示すように、吸込口１１から室内空気を吸引し、プレフィルタ１４、電気集塵装置２、脱臭フィルタ５を通過させながら空気を清浄し、清浄された空気を吹出口１２より室内に吹き出す。

なお、空気清浄機１の風量設定は、操作表示基板１５の操作に基づいて手動で風量を切換えることができるが、たとえば、埃センサ１３の検出信号に基づいて、適切な風量に自動で切換わる自動風量モード設定を設けることもできる。

ここで、実施形態に係る放電装置を備える電気集塵装置２について、図２を参照しながら説明する。図２は、同電気集塵装置の構成図である。

図２に示すように、電気集塵装置２は、荷電部３と集塵部４とを備える。荷電部３は、荷電部放電電極（以下「放電電極３１０」とする）および荷電部対向電極（以下「対向電極３２０」とする）を備えており、かかる荷電部３が放電装置として機能する。

放電電極３１０と対向電極３２０とは、互いに異なる極性を有しており、共に板状に形成され、所定の間隔をあけて交互に配置されて電極部３００を構成する（図１１参照）。

集塵部４は、平板電極を多数枚平行に配列し、隣り合う電極間に高電圧が印加されるよう電気的に接続した構造であり、本実施形態においては、放電電極３１０と同極性のものを集塵部高圧電極（以下「高圧電極４１０」とする）、対向電極３２０と同極性のものを集塵部捕集電極（以下「捕集電極４２０」とする）と呼ぶ。

荷電部３の放電電極３１０と対向電極３２０との間には、荷電部用高圧電源３０によって直流の高電圧が印加される。荷電部用高圧電源３０は、電源５０から電力が供給され、制御基板７に搭載された制御部７０の荷電部用電圧印加部７２０（図８参照）により荷電部スイッチ３０１，３０２，３０３を介して駆動、制御される。

集塵部４の捕集電極４２０と高圧電極４１０との間には、集塵部用高圧電源４０により直流の高電圧が印加される。集塵部用高圧電源４０は、電源５０から電力が供給され、制御基板７に搭載された制御部７０の集塵部用電圧印加部７３０（図８参照）により集塵部スイッチ４０１を介して駆動、制御される。

荷電部用高圧電源３０は、電気集塵装置２が内蔵する荷電部３の個数と同数（ここでは３個）が設けられており、各電気集塵装置２の荷電部３と１対１に対応して接続される。集塵部用高圧電源４０は、電気集塵装置２が内蔵する集塵部４の個数にかかわらず１つであり、すべての集塵部４が並列に接続される。

ここで、図３を参照して、実施形態における放電装置を構成する荷電部３の構成について説明する。図３は、実施形態に係る放電装置（荷電部３）の放電電極３１０および対向電極３２０を示す模式図である。なお、図３において、放電電極３１０は、先端を鋭利な形状としているが、たとえばニードル状でもワイヤ状であっても構わない。

対向電極３２０は、図示するように、平板状に形成されており、導電部３２１と絶縁部３２２とを有する。絶縁部３２２は、導電部３２１に対向する対向面３２２ａと、空気中に露出する外表面３２２ｂとを有する。

導電部３２１は、たとえばＳＵＳ３０４などのステンレスにより形成される。絶縁部３２２は、たとえば、アルミナを原料とするセラミックにより形成される。かかる絶縁部３２２により導電部３２１の表面が被覆された対向電極３２０は、放電電極３１０との間での放電電流を抑制することができる。また、放電電流を抑制することにより、オゾンの発生も抑制することが可能である。また、無機物を焼結させたセラミックを用いることにより、放電に伴う絶縁部３２２の劣化を抑制することができる。

本実施形態における絶縁部３２２は、多孔質セラミックにより形成されており、図示するように、内部には複数の細孔３３０が形成されている。

細孔３３０は、絶縁部３２２の中に封じ込められていてもよいが、図４Ａ〜図４Ｃに示す連通孔３３１〜３３３のように、絶縁部３２２の対向面３２２ａと外表面３２２ｂとの間を連通する（換言すれば、絶縁部３２２の厚み方向に貫通する）形状であってもよい。

図４Ａに示す第１変形例に係る絶縁部３２２の複数の連通孔３３１は、図３に示した複数の細孔３３０が繋がり、結果的に絶縁部３２２の厚み方向に貫通している。

図４Ｂに示す第２変形例に係る絶縁部３２２の複数の連通孔３３２は、絶縁部３２２の内部で三次元的なクランク状に屈曲しているとともに、絶縁部３２２の厚み方向に貫通している。なお、第１変形例に係る連通孔３３１も結果的には三次元的に屈曲していることになるが、このように三次元的に屈曲した連通孔３３１，３３２の形状については、何ら限定されることはない。

図４Ｃに示す第３変形例に係る絶縁部３２２の複数の連通孔３３３は、絶縁部３２２の厚み方向に直線的に貫通している。

ところで、図４Ａに示した複数の連続気孔を備える多孔質セラミックは、例えばセラミックの原料に発泡剤を添加して焼結することで形成できる。なお、連続気孔とは、複数の隣り合う気孔（細孔３３０）同士が直接繋がって連通した構造のことである。一方、図４Ｂおよび図４Ｃに示した連通孔３３２，３３３を始めとする三次元的に屈曲した連通孔を有するセラミックは、周知のセラミック用３Ｄプリンタなどで形成することができる。

かかる荷電部３の構成を利用し、細孔３３０を有するセラミックからなる絶縁部３２２で導電部３２１を被覆した対向電極３２０を用いて、放電電極３１０への印加電圧を高めていく放電実験を行った。実験では、絶縁部３２２として、厚みが１．０ｍｍ、気孔（細孔３３０）の直径が約０．０５〜０．２ｍｍ、気孔率が約６０％の多孔質セラミックを使用した。

また、比較実験として、絶縁部３２２の厚み方向に貫通する細孔３３０の存在しない絶縁部３２２で導電部３２１を被覆した対向電極３２０を用いて、放電電極３１０への印加電圧を高めていった。

その結果、絶縁部３２２がその厚み方向に貫通する細孔３３０を有する場合でも、絶縁部３２２がその厚み方向に貫通する細孔３３０を有しない場合でも、絶縁部３２２の対向面３２２ａ側から外表面３２２ｂ側へと貫通するパルス状の放電が発生する現象が確認された。なお、このときのパルス性の放電における電荷の極性は、放電電極３１０への印加電圧とは逆極性である。そして、放電の発生頻度は、印加電圧を高めるほど高くなるが、高くし過ぎると、火花放電のような異常放電に遷移してしまうおそれがあることも分かった。

かかる現象の中で、絶縁部３２２が細孔３３０を有する場合であれば、限られた一定範囲の印加電圧においては、絶縁された対向電極３２０からの断続的な放電の発生頻度が、相対的に高まる現象が確認された。

すなわち、放電電極３１０に所定範囲の印加電圧で直流電圧を印加した場合、絶縁部３２２を厚み方向に貫通する細孔３３０を有する絶縁部３２２で被覆された対向電極３２０からは、絶縁部３２２を厚み方向に貫通する細孔３３０が存在しない絶縁部３２２で被覆された場合よりも、パルス性の断続的な放電電流が高い頻度で発生する。なお、ここで所定範囲の印加電圧とは、放電電極３１０近傍でコロナ放電が生じ始めるときの所定の印加電圧と、火花放電が生じ始めるまでの印加電圧との間の限られた範囲である。

また、かかる放電電流の発生によって、対向電極３２０付近からイオンが発生する現象も確認された。しかも、対向電極３２０付近から発生するイオンの量は、コロナ放電が生じているときに放電電極３１０付近から発生するイオンの量よりも多いことが分かった。

ところで、絶縁部３２２の材料としては、必ずしもセラミックである必要はない。たとえば、第１の変形例に係る絶縁部３２２の代わりに、図５に示すように、第４の変形例に係る塩化ビニルテープで形成した絶縁部３２４を用いても、やはり、限られた範囲の印加電圧を放電電極３１０に印加した場合、絶縁部３２４で被覆された対向電極３２０からパルス性の放電電流が断続的に発生することが分かった。

すなわち、図５に示すように、塩化ビニルテープで導電部３２１を被覆して絶縁部３２４を形成した場合、絶縁部３２４の片面には、接着剤が塗布された接着面３２５が設けられる。そして、接着面３２５を介して絶縁部３２４は導電部３２１に対して接着される。このとき、接着面３２５を介して絶縁部３２４同士が一部重なり合うことで、絶縁部３２４同士の間には、空気層が形成されることが分かっている。かかる空気層が、セラミックの場合に例示した細孔３３０に相当すると考えられる。

このように、安価に入手可能な塩化ビニルテープを用いて形成した絶縁部３２４であっても、限られた一定範囲の印加電圧において、対向電極３２０からパルス性の放電電流が断続的に発生する現象が生じることが分かった。このことから、絶縁部３２２としては、細孔３３０に相当する気泡を内包した樹脂もしくはゴムであっても構わない。すなわち、接着剤が塗布された接着面３２５を用いて塩化ビニルテープを導電部３２１に接合して形成した、気泡を内包する絶縁部３２４は、細孔３３０を備える樹脂もしくはゴムの一例となる。

図６Ａは、放電装置を構成する荷電部３において、絶縁部３２２を多孔質セラミックで形成した場合における放電電流の波形を示す図であり、図６Ｂは、絶縁部３２４を、接着剤が塗布された接着面３２５を有する塩化ビニルテープを導電部３２１に接合して形成した場合における放電電流の波形を示す図である。なお、図６Ａの例では、印加電圧を６．０ｋＶとした。また、図６Ｂの例では、印加電圧を６．９ｋＶとした。

図示するように、いずれの場合においても、放電電流の値が小さい多数の連続的なパルスに混ざって、放電電流の値が大きい断続的なパルスが現れていることが分かる。放電電流の値が小さな連続的なパルスは、放電電極３１０付近から発生している、放電電極３１０への印加電圧と同極性（実施形態では正極性）の電荷による放電を示し、いわゆるバーストパルスコロナ放電によるものである。一方、放電電流の値が大きなパルスは、対向電極３２０付近から発生している、放電電極３１０への印加電圧とは逆の極性（実施形態では負極性）の電荷による放電を示す。図６Ａの例では、印加電圧が６．０ｋＶのとき、大きなパルスのピーク電流値平均が１．０ｍＡであって、大きなパルスのパルス頻度は１０６ｐｕｌｓｅ／ｓであった。また、図６Ｂの例では、印加電圧が６．９ｋＶのとき、ピーク電流値平均が１．５ｍＡであって、パルス頻度は９．８ｐｕｌｓｅ／ｓであった。すなわち、単位時間Ｔにおける対向電極３２０付近からの断続的なパルス性の放電電流の発生回数は、図６Ａに示した絶縁部３２２にセラミックを用いた場合が、図６Ｂに示した絶縁部３２２に塩化ビニルテープを用いた場合よりも格段に多い。よって、絶縁部３２２の素材として、断続的なパルス性の放電の発生頻度を高めるのに、多孔質セラミックは塩化ビニルテープよりも適している。また、絶縁部３２２をセラミックとした場合は、絶縁部３２４を塩化ビニルテープとした場合よりも印加電圧も小さくなっている。

これらの実験結果から、対向電極３２０の導電部３２１を絶縁部３２２で被覆して、限られた範囲の直流の印加電圧を放電電極３１０に印加した場合、対向電極３２０付近から放電電極３１０に印加した印加電圧とは逆の極性の電荷によるパルス性の放電電流が断続的に発生することが分かった。しかも、絶縁部３２２が細孔３３０を有する場合、とりわけ絶縁部３２２がその厚み方向に貫通する連通孔（３３１、３３２、３３３）を備える場合には、放電電流の発生頻度が高くなり、また放電電流を安定的に発生させることができることが分かった。

そして、絶縁部３２２としては、たとえば、空隙が存在する細孔３３０を有する構成が望ましい。そして、絶縁部３２２を形成する材料としては、多孔質セラミックを好適に用いることができるが、気泡を内包した樹脂もしくはゴムであってもよい。

ここで、対向電極３２０からパルス性の断続的な放電電流が発生するメカニズムについて説明する。図７は、荷電部３における対向電極３２０の絶縁破壊により、印加電圧とは逆極性の電荷によるパルス電流が発生する過程を示す説明図である。

図７（ａ）に示すように、たとえば放電電極３１０に、所定の大きさの正の直流電圧を印加すると、コロナ放電により、放電電極３１０付近からプラスイオン（正極性のイオン）が発生し、対向電極３２０側へ引き寄せられる。すると、図７（ｂ）に示すように、対向電極３２０の絶縁部３２２の表面（図４Ａ〜４Ｃにおける外表面３２２ｂ）にプラスイオンが蓄積されていく。このとき、対向電極３２０の導電部３２１における絶縁部３２２近傍には電子が偏在することになり、絶縁部３２２の表面と導電部３２１における絶縁部３２２近傍との間に電位差（電圧）が生じる。

電荷が蓄積すると、電位差が大きくなり、一定の電位差に達すると絶縁破壊が生じ、図７（ｃ）に示すように、対向電極３２０の導電部３２１の内部から電子が高速で飛び出す現象が生じる。このとき、絶縁部３２２に細孔３３０が存在する場合、たとえば、細孔３３０として、図４Ａに示すような連通孔３３１が存在する場合、連通孔３３１内の空気と連通孔３３１に面する絶縁部３２２との界面を通って、絶縁部３２２の対向面３２２ａから外表面３２２ｂへと貫通する放電を生じる。すなわち、絶縁部３２２の外表面３２２ｂへの電荷の蓄積により対向電極３２０からパルス性の放電電流が断続的に発生する現象が生じる。この場合の放電の状態は、電荷が溜まる絶縁部３２２および連通孔３３１により形成される電気的抵抗が適切な場合に断続的なパルス性の放電になると考えられる。

絶縁破壊によって対向電極３２０付近から高速で飛び出した電子は、大きなエネルギをもっているため、空気中に多く存在する窒素分子（Ｎ₂）に次々と衝突していく。そして、各窒素分子（Ｎ₂）への衝突時に、高速の電子が窒素分子（Ｎ₂）から電子を弾き飛ばす。電子を失った窒素分子（Ｎ₂）は正イオン（Ｎ₂ ⁺）となって対向電極３２０の方に引き付けられる。なお、正イオン（Ｎ₂ ⁺）は不安定であるため、近くの水分子から電子を奪い、安定した窒素分子（Ｎ₂）に戻る。

一方、窒素分子（Ｎ₂）から弾き飛ばされた電子は、図７（ｄ）に示すように、近くの酸素分子（Ｏ₂）と結びつく。電子と結びついて生じたマイナスイオン（Ｏ₂ ^-）は、電界に沿って放電電極３１０に引き付けられる。かかるマイナスイオンが、塵埃などの微粒子を負の極性に帯電させることになる。

このように、放電電極３１０に、第１の極性（たとえば「正」）の印加電圧を印加して、放電電極３１０近傍でコロナ放電を生じさせると、放電電極３１０付近から第１の極性のイオンが発生するとともに、対向電極３２０の絶縁部３２２での絶縁破壊を生じることによって、対向電極３２０から大きな放電電流を伴うパルス性の放電が断続的に発生する。これにより、対向電極３２０側では第２の極性（たとえば「負」）のイオンが大量に発生することになる。

上述した実験などから考察されるに、荷電部３の対向電極３２０付近から発生させたイオンを用いることによって、従来の装置に比べて塵埃への荷電量や荷電効率（放電装置が消費する電力に対する得られた荷電量）を向上させることができる電気集塵装置２の提供が可能となる。しかも、オゾンの発生も抑制することが期待できる。

ここで、本実施形態に係る電気集塵装置２において、荷電部３における対向電極３２０からパルス性の放電を断続的に引き起こさせるように印加電圧を制御可能な制御部７０について、図８を参照しながら簡単に説明する。図８は、電気集塵装置２が備える制御部７０を主とするブロック図である。制御部７０は、たとえばＣＰＵやメモリなどのマイクロコンピュータにより構成されており、図示するように、記憶部７１０と、荷電部用電圧印加部７２０と、集塵部用電圧印加部７３０とを有する。そして、記憶部７１０から所定のプログラムを読み出して処理することで、荷電部用電圧印加部７２０および集塵部用電圧印加部７３０としての機能を果たす。

なお、記憶部７１０は、各種プログラムの他、たとえば、各種の計測値、取得値、算出値、各種閾値などを記憶しており、これら各種の計測値、取得値、算出値は、計測タイミング、取得タイミング、算出タイミング毎に、時系列で記憶される。たとえば、対向電極３２０からのパルス性の放電電流の発生頻度が、望ましい値となるときの印加電圧の値（高い効率で塵埃を荷電できる印加電圧の値）として目標印加電圧値が記憶される。かかる目標印加電圧値は、コロナ放電が生じ始める印加電圧（たとえば４ｋＶ）と火花放電が生じ始める印加電圧（たとえば８ｋＶ）との間に予め設定される。

荷電部用電圧印加部７２０は、通電を開始すると、放電電極３１０への直流印加電圧を徐々に上昇させていき、記憶部７１０に記憶された目標印加電圧値（たとえば６．０ｋＶ）の直流電圧を放電電極３１０に印加する。かかる通電制御により、放電電極３１０付近から第１の極性のイオンが発生する。そして、放電電極３１０への印加電圧が目標印加電圧値に達すると、第１の極性とは逆極性である第２の極性の電荷によるパルス性の放電が対向電極３２０から断続的に発生する。それに伴い、対向電極３２０付近からは第２の極性のイオンが発生する。なお、第１の極性は正であっても負であってもよい。第１の極性が正の場合、第２の極性は負となる。第１の極性が負の場合、第２の極性は正となる。

こうして、対向電極３２０の絶縁部３２２に存在する細孔３３０を利用して、制御部７０は、絶縁部３２２に効果的に絶縁破壊を生じさせて、放電電極３１０に印加した印加電圧の極性とは逆極性の電荷による放電を対向電極３２０から断続的に発生させることができる。その結果、放電電極３１０に印加した印加電圧の極性とは逆の極性のイオンについても対向電極３２０の側から発生させ、かかるイオンにより、荷電部３を通過する塵埃の微粒子を帯電させることができる。

ここで、図９Ａ〜図１２を用いて、本実施形態に係る電気集塵装置２における荷電部３（放電装置）の具体的な構成について説明する。図９Ａは、荷電部３における対向電極板を模式的に示す斜視図、図９Ｂは、対向電極板を模式的に示す正面図である。また、図９Ｃは、対向電極板における電極部分の説明図である。また、図１０Ａは、荷電部３における放電電極板を模式的に示す斜視図、図１０Ｂは、放電電極板３１を模式的に示す正面図である。また、図１１は、荷電部３における電極部３００を模式的に示す正面図、図１２は、同電極部３００の要部拡大図である。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、荷電部３の複数の対向電極３２０は、略矩形形状に形成された１枚の板状の対向電極板３２から、それぞれ切り起こし加工により形成されている。なお、対向電極板３２としては、たとえば、アルミニウムやステンレスなどから形成した金属板を用いることができる。また、ここでは、便宜状、１枚の対向電極板３２から４つの対向電極３２０を形成したものとしているが、対向電極３２０の枚数などは何ら限定されるものではない。

このように、複数の対向電極３２０は、対向電極板３２から、それぞれ根元連結部分３２０１が残るように矩形帯状に切り起こされて導電部３２１が形成されている。したがって、対向電極板３２には、図９Ｂに示すように、切り起こされた薄板状の対向電極３２０と、対向電極板３２に残された対向電極３２０の切起こし跡となる開口部３２ａとが交互に形成される。

そして、図９Ｃに示すように、対向電極板３２から切り起こされた導電部３２１に、別途形成した絶縁部３２２を被覆する。ここでは、絶縁部３２２を、多孔質セラミックを材料とするとともに、導電部３２１の厚みに対応する凹部を有する断面略コ字状に形成している。そして、かかる絶縁部３２２を、導電部３２１に嵌合し、重ね合わされた導電部３２１と絶縁部３２２の両端部を、絶縁性の合成ゴムにより形成したキャップ状のクリップ３２３により保持して対向電極３２０を形成している。なお、クリップ３２３について、本実施形態では合成ゴムを用いたが、絶縁機能を有し、対向電極３２０の導電部３２１と絶縁部３２２とを接合できる材料であれば特に限定されるものではない。

次に、放電電極３１０について、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照しながら説明する。図示するように、荷電部３の複数の放電電極３１０は、略矩形形状に形成された１枚の板状の放電電極板３１から、複数の先鋭部３１１が形成された状態で、それぞれ切り起こし加工により形成されている。なお、放電電極板３１としては、たとえばタングステンやステンレスなどから形成した金属板を用いることができる。なお、ここでは、１枚の放電電極板３１から４つの放電電極３１０を形成したものとしているが、放電電極３１０の枚数は、対向電極３２０と対応した数であればよい。なお、放電電極３１０の形状は、前述したように、ニードル状でもワイヤ状であっても構わない。

このように、４枚の放電電極３１０は、放電電極板３１から、それぞれ両端連結部分を残し、複数の先鋭部３１１を有する帯状に切り起こされて形成される。したがって、放電電極板３１には、図１０Ｂに示すように、切り起こされた薄板状の放電電極３１０と、放電電極板３１に残された放電電極３１０の切起こし跡となる開口部３１ａとが交互に形成されている。

そして、図１１に示すように、対向電極３２０が形成された対向電極板３２と、放電電極３１０が形成された放電電極板３１とが重ね合わせられて電極部３００が構成される。このとき、放電電極３１０と対向電極３２０とは、たとえば３ｍｍ程度の所定の間隔をあけて対向するように配置される。

こうして、電気集塵装置２における荷電部３では、図１２に示すように、交互に配置された放電電極３１０と対向電極３２０との間を、電気集塵装置２の吸込口１１（図１参照）から吸引された室内空気が通過する（矢印ｆ）。その際に、荷電部３で発生するイオンによって空気中に含まれる塵埃などの微粒子が帯電され、荷電部３の下手側に配置された集塵部４により、帯電された微粒子が静電気力により捕集される。

（他の実施形態）
図１３、図１４および図１５は、他の実施形態に係る放電装置（荷電部３）の対向電極３２０を模式的に示す断面図である。

図１３に示す対向電極３２０は、導電部３２１を絶縁部３２２で覆う構成は、上述してきた対向電極３２０と変わらないが、絶縁部３２２の構成が異なる。すなわち、図１３に示す絶縁部３２２は、絶縁材料で形成された外殻３３６の中に空気やその他の絶縁物３３７を封入した多数のマイクロカプセル３３５の集合が、シート状に形成されている。

また、図１４に示す対向電極３２０は、導電部３２１を、金属製の棒状体３２１０により形成し、絶縁部３２２を、複数の細孔３３０を有する多孔質セラミックで形成した筒状体３２２０とし、この筒状体３２２０により棒状体３２１０を被覆した構成としている。この他の実施形態においては、多孔質セラミックで形成した筒状体３２２０の中空部３２２１に、金属製の棒状体３２１０を差し込んだ構成としている。

また、図１５に示す対向電極３２０は、導電部３２１を、これも金属製の棒状体３２１０により形成し、絶縁部３２２を、複数の編目３２３１を有するセラミック編組３２３０とし、このセラミック編組３２３０により棒状体３２１０を被覆した構成としている。本実施形態における絶縁部３２２は、セラミック編組３２３０の編目３２３１が、セラミックで形成した絶縁部３２２の細孔３３０と同様な機能を奏すると考えられる。したがって、編目３２３１によって絶縁部３２２に効果的に絶縁破壊を生じさせ、対向電極３２０から印加電圧とは逆極性のパルス電流を発生させることが可能となる。

なお、図１４および図１５で示した導電部３２１を構成する棒状体３２１０に代えてワイヤを用いることもできる。

上述してきたように、実施形態に係る空気清浄機１は、電気集塵装置２が内蔵する荷電部３における対向電極３２０を、導電部３２１を絶縁部３２２で被覆した構成とした。その上で、絶縁部３２２を複数の細孔３３０を有する構成としたため、対向電極３２０の側から発生するパルス性の放電の発生頻度を著しく高めることができる。したがって、塵埃の捕集効率を高めることができるとともに、オゾンの発生の抑制も期待できる。

以上、本願の実施例を図面に基づいて説明したが、あくまでも例示であって、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施すことができる。

上述してきた実施形態より、以下に示す放電装置、放電方法および電気集塵装置２が実現できる。なお、以下における放電装置は、電気集塵装置２における荷電部３に相当する。

（１）放電電極３１０と、この放電電極３１０に対向して配置される対向電極３２０と、を備え、対向電極３２０は、導電部３２１と、この導電部３２１の表面を被覆する絶縁部３２２とを有し、絶縁部３２２は、細孔３３０を有する放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、対向電極３２０の側からの放電の発生頻度を高めることができる。

（２）上記（１）において、放電電極３１０に印加する電圧を制御する荷電部用電圧印加部７２０を備え、荷電部用電圧印加部７２０は、放電電極３１０に直流電圧を印加することにより、対向電極３２０の絶縁部３２２が有する細孔３３０を介して放電を発生させる放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、複雑な制御を行うことなく放電の発生頻度を確実に高めることができる。そのため、簡単な構成で塵埃等の微粒子への荷電量や荷電効率を高めることも可能となる。

（３）上記（２）において、放電は、断続的に発生するパルス性の放電である放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、複雑な制御を行うことなく、断続的なパルス性の放電を発生させることができ、上記（２）の効果をより確実に奏することができる。

（４）上記（２）または（３）において、放電は、荷電部用電圧印加部７２０により印加された電圧とは逆の極性の電荷による放電である放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、上記（２）または（３）の効果に加え、荷電部３で発生するイオンの量を増加させることが可能となり、塵埃への荷電量や荷電効率（放電装置が消費する電力に対する得られた荷電量）を向上させることが期待できる。

（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、絶縁部３２２は、導電部３２１に対向する対向面３２２ａと、空気中に露出する外表面３２２ｂとを備え、細孔３３０は、絶縁部３２２の対向面３２２ａと外表面３２２ｂとの間を連通する連通孔３３１，３３２，３３３を含む放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、細孔３３０を介して絶縁部３２２を貫通する放電が起きやすくなるため、上記（１）から（４）のいずれかの効果をより確実に高めることができる。

（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、絶縁部３２２は多孔質の絶縁材料により形成されている放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、絶縁部３２２の素材として、たとえば細孔３３０を形成する加工が難しいセラミックを用いた場合でも、絶縁部３２２を貫通する細孔３３０を形成することができ、上記（１）から（５）のいずれかの効果を確実に奏することができる。

（７）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、絶縁部３２２は、細孔３３０に相当する気泡を内包した絶縁材料により形成されている放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、絶縁部３２２の素材として、たとえば樹脂もしくはゴムを用いた場合でも、細孔３３０を容易に形成することができ、上記（１）から（５）のいずれかの効果を、簡単かつ低コストで実現することができる。

（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、絶縁部３２２は、セラミックにより形成されている放電装置（荷電部３）。

かかる構成により、上記（１）から（７）のいずれかの効果に加え、絶縁部３２２として、たとえば塩化ビニルテープなどの他の絶縁材料を用いた場合よりも、印加電圧を小さくすることができる。また、放電に伴う絶縁部３２２の劣化を抑制することができる。

（９）上記（１）から（８）のいずれかに記載の放電装置を構成する荷電部３と、この荷電部３により帯電された微粒子を静電気力により捕集する集塵部４とを備える電気集塵装置２。

かかる構成により、上記（１）から（８）のいずれかの効果を奏する電気集塵装置２を提供することができる。

上述の実施形態および図示の具体的名称、処理、制御、各種のデータなどについては、一例を示すに過ぎず、適宜変更される場合がある。たとえば、上述の実施形態では、対向電極３２０の絶縁部３２２の材料として、セラミックや塩化ビニル樹脂を用いた。しかし、絶縁部３２２の材料としては、細孔３３０が含まれ、かつ絶縁性が担保できるものであれば、特に限定されるものではない。

また、上述の実施形態のより広範な態様は、上述のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

２ 電気集塵装置
３ 荷電部
４ 集塵部
７０ 制御部
３１０ 放電電極
３２０ 対向電極
３２１ 導電部
３２２ 絶縁部（セラミック）
３２２ａ 対向面
３２２ｂ 外表面
３２４ 絶縁部（塩化ビニルテープ）
３３０ 細孔
３３１ 連通孔
３３２ 連通孔
３３３ 連通孔
７２０ 荷電部用電圧印加部
３２３０ セラミック編組

Claims (9)

1. 放電電極と、当該放電電極に対向して配置される対向電極と、
   を備え、
   前記対向電極は、
   導電部と、当該導電部の表面を被覆する絶縁部とを有し、
   前記絶縁部は、細孔を有する、放電装置。
2. 前記放電電極に印加する電圧を制御する電圧印加部を備え、
   前記電圧印加部は、
   前記放電電極に直流電圧を印加することにより、前記対向電極の前記絶縁部が有する前記細孔を介して放電を発生させる、請求項１に記載の放電装置。
3. 前記放電は、
   断続的に発生する放電である、請求項２に記載の放電装置。
4. 前記放電は、
   前記電圧印加部により印加された電圧とは逆の極性の電荷による放電である、請求項２または３に記載の放電装置。
5. 前記絶縁部は、前記導電部に対向する対向面と、空気中に露出する外表面とを備え、
   前記細孔は、
   前記絶縁部の前記対向面と前記外表面との間を連通する連通孔を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の放電装置。
6. 前記絶縁部は、
   多孔質の絶縁材料により形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の放電装置。
7. 前記絶縁部は、
   前記細孔に相当する気泡を内包した絶縁材料により形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の放電装置。
8. 前記絶縁部は、セラミックにより形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の放電装置。
9. 請求項１から８いずれか一項に記載の放電装置を構成する荷電部と、当該荷電部により帯電された微粒子を静電気力により捕集する集塵部と、を備える、電気集塵装置。

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